WO2007028710A1 - Photosensor-chip, laser-mikroskop mit photosensor-chip und verfahren zum auslesen eines photosensor-chips - Google Patents

Photosensor-chip, laser-mikroskop mit photosensor-chip und verfahren zum auslesen eines photosensor-chips Download PDF

Info

Publication number
WO2007028710A1
WO2007028710A1 PCT/EP2006/065570 EP2006065570W WO2007028710A1 WO 2007028710 A1 WO2007028710 A1 WO 2007028710A1 EP 2006065570 W EP2006065570 W EP 2006065570W WO 2007028710 A1 WO2007028710 A1 WO 2007028710A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
photosensitive
light
chip
photosensor chip
area
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/065570
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Seyfried
Frank Schreiber
Original Assignee
Leica Microsystems Cms Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leica Microsystems Cms Gmbh filed Critical Leica Microsystems Cms Gmbh
Priority to EP06778323A priority Critical patent/EP1929256A1/de
Priority to JP2008529586A priority patent/JP5239024B2/ja
Publication of WO2007028710A1 publication Critical patent/WO2007028710A1/de
Priority to US12/041,026 priority patent/US7586107B2/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/008—Details of detection or image processing, including general computer control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2803—Investigating the spectrum using photoelectric array detector
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002—Scanning microscopes
    • G02B21/0024—Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052—Optical details of the image generation
    • G02B21/0064—Optical details of the image generation multi-spectral or wavelength-selective arrangements, e.g. wavelength fan-out, chromatic profiling
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/72—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors using frame transfer [FT]

Definitions

  • Photosensor chip laser microscope with photosensor chip and method for reading out a photosensor chip
  • the invention relates to a photosensor chip.
  • the invention relates to a photosensor chip having a photosensitive region and a light-insensitive region formed.
  • the invention relates to a microscope with photosensor chip.
  • the invention relates to a microscope with at least one light source which emits an illumination light beam, which illuminates a sample pointwise, puncture-like or line by line through the optics via a scanning device, and a dispersive element which spatially spectrally splits a detection light beam emanating from the sample and at least partially directed to a photosensitive area of a photosensor chip.
  • the invention relates to a method for reading a photosensor chip.
  • the photosensor chip has a photosensitive region and a light-insensitive region.
  • U.S. Patent 6,038,023 discloses a system for fluorescence detection or fluorescence spectroscopy. The light coming from a sample is spectrally split by a prism and directed to a detector array.
  • U.S. Patent 4,674,880 discloses a spectrophotometer in which the light to be analyzed strikes a detector having a plurality of detector elements.
  • German Patent DE 41 11 903 discloses an invention for spectroscopy-correlated light scanning microscopy.
  • the spectrograph contains a cooled, two-dimensional CCD array, on the basis of which the measuring light is detek- is being done.
  • CCD chips There are three major architectures of CCD chips, namely the full frame, frame transfer and interline transfer chips.
  • the spectrally split detection light in a laser scanning microscope is to be detected with a CCD or preferably EMCCD line detector.
  • CCD or preferably EMCCD line detectors are too slow for the image acquisition rate required for many applications.
  • the minimum time between two successive exposure processes is generally the same as the readout time of the image information from the chip.
  • the time between two consecutive exposures can be at most once shorter than the time required to read the image information.
  • the minimum distance between these two chips is also limited successive exposures equal to the readout time of the respective data from the masked areas.
  • the design of frame transfer and interlinear transfer chips is optimized to avoid the smearing effects that can occur during the reading process of the image information.
  • the minimum distance from successive exposures, i. H. The image distance and thus ultimately the refresh rate is not affected by the design of these chips.
  • the invention is based on the object of reducing the minimum spacing of successive exposure times or increasing the image acquisition rate of a photosensor chip for a given clock rate of the CCD chip and a given number of read-out registers.
  • photosensor chip comprising the features of claim 1.
  • the invention is further based on the object of providing a microscope with which, given the clock rate and the number of read-out registers, the image distance is reduced or the image recording rate of a photosensor chip is increased.
  • the objective object is achieved by a microscope having the features of claim 12.
  • the object of the invention is to provide a method with which the minimum image distance is reduced or the image acquisition rate of a photosensor chip is increased for a given clock rate and number of read-out registers.
  • the objective object is achieved by a method having the features of claim 25.
  • the image acquisition rate can be further increased by reducing the readout time, if possible (eg by a higher clock rate or multiple readout registers arranged in parallel). It is advantageous to design a photosensor chip such that the non-photosensitive area occupies an area which is at least twice the area of the photosensitive area.
  • the microscope is provided with at least one light source which emits an illumination light beam, which illuminates a sample point by point, puncture-wise or line by line through the optical system via a scanning device.
  • a dispersive element is arranged in the beam path, which spatially spectrally splits a detection light beam emanating from the specimen and directs it onto a photosensitive area of the photosensor chip.
  • the photosensor chip is configured such that a light-insensitive region is formed in addition to the photosensitive region, the non-photosensitive region occupying an area at least twice the area of the photosensitive region.
  • the method of reading out a photosensor chip is advantageous in which the photosensor chip has formed a photosensitive area and a non-photosensitive area, and the method comprises the following steps.
  • the non-photosensitive area is formed with an area at least twice the area of the photosensitive area. Successively, the charge generated at different times in the detector elements of the photosensor chip of the photosensitive area is transferred to at least one buffer memory area in the light-insensitive area on the photosensor chip. Subsequently, the information is read from there.
  • the photosensitive region may be formed as a line detector, and at least two light-insensitive lines may be provided as a buffer.
  • the row number of the buffer corresponds to a number of the individual detector elements of the photosensor chip in the photosensitive row.
  • the photosensitive line can be assigned a first and a second intermediate memory on both sides.
  • the photosensitive region of the photosensor chip may consist of a block comprising at least two lines
  • the light-insensitive buffer consists of a plurality of blocks each comprising the same number of light-insensitive lines as the block of photosensitive lines.
  • these multiple blocks may be physically implemented as a single, correspondingly large block, but operate in the function corresponding to a plurality of blocks.
  • the light-insensitive region of the detector preferably has an area covering more than 3 A of the area of the detector.
  • the photosensor chip is a CCD chip, CMOS chip or, more advantageously, an EMCCD chip. Further advantageous embodiments of the invention can be taken from the subclaims.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a scanning microscope with a photosensor chip for receiving the signals from the detection light;
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the photosensor chip with a detector row and with a buffer
  • 3 is a schematic representation of the photosensor chip with a detector array with two latches. 4 shows a schematic representation of the photosensor chip with a detector row and a buffer with non-square pixels;
  • Fig. 5 is a schematic representation of the photosensor chip with a detector area of several detector rows and with likewise arranged block-wise latches;
  • Fig. 6 is a schematic representation of the photosensor chip with a detector area of several detector lines and binning in the buffer.
  • Fig. 1 shows the schematic structure of a confocal scanning microscope 1, in which the device according to the invention of the photosensor chip 19 is used.
  • the illumination light beam 3 coming from at least one illumination system 2 is guided by a beam splitter or a suitable deflection means 5 to a scanning device 7. Before the illumination light beam 3 strikes the deflection means 5, it passes through an illumination pinhole 6.
  • the scanning device 7 comprises a gimbal-mounted scanning mirror 9, which guides the illumination light beam 3 through a scan optics 12 and a microscope optics 13 over or through an object 15.
  • the illumination light beam 3 is guided over the object surface with non-transparent objects 15. For biological objects 15 (preparations) or transparent objects, the illumination light beam 3 can also be guided through the object 15.
  • non-luminous preparations are optionally prepared with a suitable dye (not shown, since well-established prior art).
  • the dyes present in the object 15 are excited by the illuminating light beam 3 and emit light in their characteristic region of the spectrum. This light emanating from the object 15 defines a detection light beam 17. This passes through the microscope optics 13, the scanning optics 12 and via the scan module 7 to the deflection means 5, passes this and passes via a detection pinhole 18 to at least one photosensor chip 19, which CCD chip or EMCCD chip is executed.
  • the detection light beam 17 originating or defined by the object 15 is shown in FIG. 1 as a dashed line. In the photosensor chip 19 electrical, largely proportional to the power of the object 15 outgoing light detection signals are generated.
  • the object 15 does not have light of only one wavelength It is useful to arrange a dispersive element 20 in front of the photosensor chip 19.
  • the dispersive element 20 spectrally splits the detection beam, so that the individual wavelengths of the detection light are spatially separated spectrally.
  • the dispersive element 20 is preceded by a lens 21, which expands and parallelizes the detection light beam 17.
  • the dispersive element 20 is followed by a further lens 22 which focuses the spectrally separated beams 24, 25 of the detection light beam 17 onto the photosensor chip 19.
  • the spectrally separated beams 24, 25 differ with regard to the wavelength and thus strike different areas on the photosensor chip 19.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the photosensor chip 19 with a detector row 30 and with a latch 31.
  • the photosensor chip 19 has a photosensitive region 19i and a light-insensitive region 19 2 .
  • the light-insensitive region 19 2 occupies an area which is at least twice a surface of the photosensitive region 19 ⁇ .
  • the detector row 30 is formed in the photosensitive area 19 ⁇ , and the buffer 31 is formed in the non-photosensitive area 19 2 .
  • the photosensor chip 19 is formed as a CCD chip or EMCCD chip.
  • the area of the light-insensitive or opaque area 19 2 is many times larger than the area of the photosensitive or photosensitive area 19i.
  • the light-insensitive region 19 2 thus acts as a fast buffer.
  • the minimum exposure time in this method is reduced to the time required to shift the data from the photosensitive area 19 ⁇ to the light-insensitive area 19 2 (buffer).
  • the minimum exposure time is therefore independent of the readout time.
  • the number of images that can be cached is given by the ratio between the size of the image Latch 31 and the detector line 30 of the photosensitive area 19i of the photosensor chip 19.
  • the invention for detectors with a small photosensitive area or small photosensitive area 19 ⁇ is particularly advantageous. Advantages already arise when the buffer is greater than or equal to twice the area or the area of the photosensitive area ⁇ 1 .
  • the light-sensitive region 19 ⁇ is formed as a line detector and is used in a laser scanning microscope.
  • the number of lines of the buffer 31 on the photosensor chip 19 corresponds to the maximum number of pixels in the confocal image.
  • the data is read from the buffer 31 between the recording of two scan lines.
  • the exposure times per detector element 30 1 , 30 2 ,..., 30 n can be greatly shortened with the photosensor chip 19 according to the invention.
  • With unidirectional scanning with the microscope and a duty cycle of! ⁇ the possible exposure time is shortened by a factor of 7.
  • the reading takes place in read-out register 32.
  • FIG 3 shows a schematic representation of the photosensor chip 19 with a detector row 30 having a first buffer 41 and a second buffer 42.
  • the first buffer 41 is on the one side 43 of the detector line 30 and the second latch 42 is arranged on the other side 44 of the detector line 30.
  • the data from the photosensitive area 19i of the photosensor chip 19 can thus be written in more than one latch 41, 42.
  • This configuration will make the same specifications with an overall smaller cache achieved as compared to the configuration with only one cache.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the photosensor chip 19 with a detector array 30 of photosensitive pixels 5O 1 , 50 2 , ...., 50 n and a buffer with non-square light-insensitive elements 5O 1 , 55 2 , ... 55 n (pixels). 2.
  • the arrangement described here corresponds to the arrangement from FIG. 2.
  • the elements in the intermediate memory are not made square. The reading takes place in read-out register 52.
  • the arrangement described here corresponds to the arrangement of FIG.
  • the non-light-sensitive area 19 2 (latch) is composed of a plurality of latch blocks 6I 1 , 61 2 , ..., 61 n , each of which is composed of N latch lines 30, the number N of the number of detector lines 30 in the photosensitive area ⁇ 9 ⁇ equivalent.
  • the photosensitive region 19i is designed as a surface detector with corresponding block-wise latches. The reading takes place in read-out register 62.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the photosensor chip 19 with a detector region 70 comprising a plurality of detector lines 30 and with binning in the intermediate memory 71.
  • the information from the photosensitive area 19 ⁇ is compressed in the buffer 71 by binning prior to readout. The reading takes place in read-out register 72.
  • the photosensor chip 19 with buffer as a spectral detection unit in a laser scanning microscope, see Figure 1, in conjunction with a dispersive element, such as prism, grating, hologram enable fast, spectral detection of the signals from the microscope.
  • the photosensor chip 19 according to the invention is in or near the focal plane arranged.
  • the data is read out by the photosensor chip 19, which comprises a detector row 30 or an area detector, the reading being carried out with binning.
  • the read-out of the memory register takes place during the times when no light falls on the detector (eg during the reversal of the scanning module 7 (or galvo) in the laser scanning microscope or during laser blanking.
  • the light-insensitive region 19 2 of the photosensor chip 19, which represents the buffer, is realized by an opaque mask on the chip.
  • the opaque mask covers more than 3 A of the area of the photosensor chip 19.
  • the buffer or the entire CCD / EMCCD chip can be cooled by means of Peltier, liquid, air or multistage cooling or comparable means.
  • the buffer of the CCD sensor chip formed photosensor chip 19 can be read by a plurality of read-out registers.
  • the read-out registers of the photosensor chip 19 embodied as an EMCCD chip may be followed by a plurality of electron-multiplied amplifier registers.
  • the type of storage takes place.
  • the image information of a scan line (the confocal image) is stored in the buffer memory 31 of the CCD chip or EMCCD chip.
  • the image information of a scan area (in the confocal image) can be stored in the buffer of the CCD chip or the EMCCD chip.
  • the storage of the image information of a time series (measured in one point in the confocal image) is likewise possible in the intermediate memory of a CCD chip or EMCCD chip.
  • the intermediate memory is read out during the line return (in the confocal image).
  • the read-out of the buffer occurs during the frame return (in the confocal image).
  • the buffer is composed of memory elements (pixels) of a different size than the photosensitive region 19i of the CCD chip or the EMCCD chip. In order to minimize the chip area and the transfer times, the pixels in the cache are not made square (see FIG. 4).

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

Es ist ein Photosensor-Chip, ein Laser-Mikroskop mit einem Photosensor-Chip und ein Verfahren zum Auslesen eines Photosensor-Chips offenbart. Der Photosensor-Chip hat einen lichtempfindlichen Bereich und einen lichtunempfindlichen Bereich ausgebildet, wobei der lichtunempfindliche Bereich eine Fläche einnimmt, die mindestens dem zweifachen der Fläche des lichtempfindlichen Bereichs entspricht.

Description

Photosensor-Chip, Laser-Mikroskop mit Photosensor-Chip und Verfahren zum Auslesen eines Photosensor-Chips
Die Erfindung betrifft einen Photosensor-Chip. Im besonderen betrifft die Erfindung einen Photosensor-Chip der einen lichtempfindlichen Bereich und einen lichtunempfindlichen Bereich ausgebildet hat.
Ferner betrifft die Erfindung ein Mikroskop mit Photosensor-Chip. Im besonderen betrifft die Erfindung ein Mikroskop mit mindestens einer Lichtquelle, die einen Beleuchtungslichtstrahl emittiert, der durch die Optik hindurch über eine Scaneinrichtung eine Probe punktweise, punktrasterartig oder zeilenweise beleuchtet, und einem dispersiven Element, das einen von der Probe ausgehenden Detektionslichtstrahl räumlich spektral aufspaltet und zumindest teilweise auf einen lichtempfindlichen Bereich eines Photosensor-Chips richtet.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auslesen eines Photosensor-Chips. Der Photosensor-Chip hat einen lichtempfindlichen Bereich und einen lichtunempfindlichen Bereich ausgebildet.
Das U.S. Patent 6,038,023 offenbart ein System zur Fluoreszenzdetektion oder Fluoreszenzspektroskopie. Das von eine Probe kommende Licht wird dabei mittels eines Prismas spektral aufgespaltet und auf ein Detektorarray gerichtet. Ebenso beschreibt das U.S. Patent 4,674,880 ein Spektrophotometer, bei dem das zu analysierende Licht auf einen Detektor trifft, der eine Vielzahl von Detektorelementen besitzt.
Die deutsche Patentschrift DE 41 1 1 903 offenbart eine Erfindung zur spektro- skopiekorrelierten Licht-Rastermikroskopie. Der Spektrograph enthält ein ge- kühltes, zweidimensionales CCD-Array, an Hand dessen das Messlicht detek- tiert wird.
Es gibt drei wesentliche Architekturen von CCD-Chips, nämlich die Fullframe-, Frametransfer- und Interlinetransfer-Chips.
Das spektral aufgespaltete Detektionslicht in einem Laserscan-Mikroskop soll mit einem CCD- oder vorzugsweise EMCCD-Zeilendetektor nachgewiesen werden. Allerdings sind derartige CCD- oder EMCCD-Detektoren nach dem Stand der Technik in Hinblick auf die für viele Anwendungen erforderliche Bildaufnahmerate zu langsam.
Bei den Fullframe-Chips wird die komplette Fläche zur Bilderzeugung genutzt. Wird ein fertig belichtetes Bild ausgelesen, sind die noch nicht ausgelesenen Pixel weiterhin der Belichtung ausgesetzt. Ohne mechanischen Verschluss ergeben sich somit Schmiereffekte.
Beim Frametransfer-Chip ist eine Hälfte der Chipfläche durch eine lichtundurchlässige Maske abgeschirmt. Die Bildinformation wird nach der Belichtung komplett in diesen lichtunempfindlichen Teil des Chips verschoben. Da für diesen Verschiebevorgang wesentlich weniger Zeit benötigt wird als für das anschließende Auslesen des Chips, werden dadurch die Schmiereffekte erheblich reduziert.
Eine weitere Verringerung des Schmiereffektes ist bei den Interlinetransfer- Chips realisiert. Bei diesen ist jede zweite Spalte des Chips lichtundurchlässig maskiert. Das Bild muss nach der Belichtung nur um eine Spaltenbreite verschoben werden.
Bei den Fullframe-Chips ist die minimale Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belichtungsvorgängen, der sogenannte Bildabstand, generell gleich der Auslesezeit der Bildinformation aus dem Chip. Sowohl bei Frametransfer-, als auch bei Interlinetransfer-Chips kann die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belichtungen höchstens einmalig kürzer sein als die Zeit, die zum Auslesen der Bildinformation benötigt wird. Bei einer Zeitserie mit mehr als zwei Bildern ist auch bei diesen Chips der minimale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Belichtungen gleich der Auslesezeit der jeweiligen Daten aus den maskierten Bereichen.
Die Bauart von Frametransfer- und Interlinetransfer-Chips ist darauf optimiert, Schmiereffekte, die während des Auslesevorgangs der Bildinformationen ent- stehen können, zu vermeiden. Der minimale Abstand von aufeinanderfolgenden Belichtungen, d. h. der Bildabstand und damit auch letztendlich die Bildwiederholrate wird durch die Bauart dieser Chips nicht beeinflusst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei gegebener Taktrate des CCD- Chips und gegebener Anzahl von Ausleseregistern den minimalen Abstand aufeinanderfolgender Belichtungszeiten zu reduzieren bzw. die Bildaufnahmerate eines Photosensor-Chips zu erhöhen.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Photosensor-Chip, der die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskop zu schaffen, mit dem bei gegebener Taktrate und Anzahl von Ausleseregistern der Bildabstand reduziert bzw. Bildaufnahmerate eines Photosensor-Chips erhöht wird.
Die objektive Aufgabe wird durch ein Mikroskop gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 12 aufweist.
Zusätzlich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaf- fen, mit dem bei gegebener Taktrate und Anzahl von Ausleseregistern der minimale Bildabstand reduziert bzw. die Bildaufnahmerate eines Photosensor- Chips erhöht wird.
Die objektive Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 25 aufweist. Selbstverständlich laßt sich die Bildaufnahmerate weiter erhöhen, indem man sofern möglich die Auslesezeit reduziert (z.B. durch eine höhere Taktrate oder mehrere parallel angeordnete Ausleseregister). Es ist von Vorteil, einen Photosensor-Chip derart auszugestalten, dass der lichtunempfindliche Bereich eine Fläche einnimmt, die mindestens dem zweifachen der Fläche des lichtempfindlichen Bereichs entspricht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, diesen Photosensor-Chip in einem Mikroskop zu verwenden. Das Mikroskop ist mit mindestens einer Lichtquelle versehen, die einen Beleuchtungslichtstrahl emittiert, der durch die Optik hindurch über eine Scaneinrichtung eine Probe punktweise, punktrasterweise oder zeilenweise beleuchtet. Ein dispersives Element ist im Strahlengang angeordnet, das einen von der Probe ausgehenden Detektionslichtstrahl räumlich spektral auf- spaltet und auf einen lichtempfindlichen Bereich des Photosensor-Chips richtet. Der Photosensor-Chip ist derart ausgestaltet, dass zusätzlich zum lichtempfindlichen Bereich ein lichtunempfindlicher Bereich ausgebildet ist, wobei der lichtunempfindliche Bereich eine Fläche einnimmt, die mindestens dem zweifachen der Fläche des lichtempfindlichen Bereichs entspricht. Hinzu kommt, dass das Verfahren zum Auslesen eines Photosensor-Chips vorteilhaft ist, bei dem der Photosensor-Chip einen lichtempfindlichen Bereich und einen lichtunempfindlichen Bereich ausgebildet hat und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst. Der lichtunempfindliche Bereich wird mit einer Fläche ausgebildet, die mindestens dem zweifachen der Fläche des lichtempfindlichen Bereichs entspricht. Nacheinander wird die zu unterschiedlichen Zeitpunkten entstandene Ladung in den Detektorelementen des Photosensor-Chips des lichtempfindlichen Bereichs in mindestens einen Zwischenspeicherbereich im lichtunempfindlichen Bereich auf dem Photosensor-Chip überführt. Anschließend wird die Information von dort ausgelesen. Der lichtempfindliche Bereich kann als Zeilendetektor ausgebildet sein, und es können mindestens zwei lichtunempfindliche Zeilen als Zwischenspeicher vorgesehen sein.
Eine weitere Ausführungsform des Photosensor-Chips ist, dass die Zeilenzahl des Zwischenspeichers einer Anzahl der einzelnen Detektorelemente des Photosensor-Chips in der lichtempfindlichen Zeile entspricht. Der lichtempfindlichen Zeile kann auf beiden Seiten ein erster und ein zweiter Zwischenspeicher zugeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform, kann der lichtempfindliche Bereich des Photosensor-Chips aus einem Block bestehen, der mindestens zwei Zeilen umfasst, und wobei der lichtunempfindliche Zwischenspeicher aus mehreren Blöcken besteht, die jeweils die gleiche Anzahl an lichtunempfindlichen Zeilen umfassen wie der Block der lichtempfindlichen Zeilen. Natürlich können diese mehreren Blöcke körperlich als ein einziger, entsprechend großer Block realisiert sein, aber in der Funktion entsprechend mehreren Blöcken betrieben werden.
Der lichtunempfindliche Bereich des Detektors besitzt vorzugsweise eine Fläche, die mehr als 3A der Fläche des Detektors abdeckt. Der Photosensor- Chip ist ein CCD-Chip, CMOS-Chip oder besonders vorteilhaft ein EMCCD- Chip. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unter- ansprüchen entnommen werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Scanmikroskops mit einem Photosensor-Chip zum Aufnehmen der Signale aus dem Detektionslicht;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips mit einer Detektorzeile und mit einem Zwischenspeicher;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips mit einer Detektorzeile mit zwei Zwischenspeichern; Fig. 4 eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips mit einer Detektorzeile und einem Zwischenspeicher mit nicht quadratischen Pixeln;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips mit einem Detektorbereich aus mehreren Detektorzeilen und mit ebenso angeordneten blockweisen Zwischenspeichern; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips mit einem Detektorbereich aus mehreren Detektorzeilen und mit Binning im Zwischenspeicher.
In Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau eines konfokalen Scanmikroskops 1 , in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung des Photosensor-Chips 19 Verwendung findet. Der von mindestens einem Beleuchtungssystem 2 kommende Beleuchtungslichtstrahl 3 wird von einem Strahlteiler oder einem geeigne- ten Umlenkmittel 5 zu einer Scaneinrichtung 7 geleitet. Bevor der Beleuchtungslichtstrahl 3 auf das Umlenkmittel 5 trifft, passiert dieser ein Beleuch- tungspinhole 6. Die Scaneinrichtung 7 umfasst einen kardanisch aufgehängten Scanspiegel 9, der den Beleuchtungslichtstrahl 3 durch eine Scanoptik 12 und eine Mikroskopoptik 13 hindurch über bzw. durch ein Objekt 15 führt. Der Beleuchtungslichtstrahl 3 wird bei nicht transparenten Objekten 15 über die Objektoberfläche geführt. Bei biologischen Objekten 15 (Präparaten) oder transparenten Objekten kann der Beleuchtungslichtstrahl 3 auch durch das Objekt 15 geführt werden. Zu diesen Zwecken werden nichtleuchtende Präparate ggf. mit einem geeigneten Farbstoff präpariert (nicht dargestellt, da etab- lierter Stand der Technik). Die in dem Objekt 15 vorhandenen Farbstoffe werden durch den Beleuchtungslichtstrahl 3 angeregt und senden Licht in einem ihnen eigenen charakteristischen Bereich des Spektrums aus. Dieses vom Objekt 15 ausgehende Licht definiert einen Detektionslichtstrahl 17. Dieser gelangt durch die Mikroskopoptik 13, die Scanoptik 12 und über das Scanmodul 7 zum Umlenkmittel 5, passiert dieses und gelangt über ein Detek- tionspinhole 18 auf mindestens einen Photosensor-Chips 19, der als CCD- Chip oder EMCCD-Chip ausgeführt ist. Der vom Objekt 15 ausgehende bzw. definierte Detektionslichtstrahl 17 ist in Fig. 1 als gestrichelte Linie dargestellt. Im Photosensor-Chip 19 werden elektrische, zur Leistung des vom Objekt 15 ausgehenden Lichtes weitgehend proportionale Detektionssignale erzeugt. Da, wie bereits oben erwähnt, vom Objekt 15 Licht nicht nur einer Wellenlänge ausgesandt wird, ist es sinnvoll vor dem Photosensor-Chip 19 ein dispersives Element 20 anzuordnen. Das dispersive Element 20 spaltet der Detektions- lichtstrahl spektral auf, so dass die einzelnen Wellenlängen des Detektions- lichts räumlich spektral getrennt sind. Dem dispersiven Element 20 ist ein Linse 21 vorgeschaltet, die den Detektionslichtstrahl 17 aufweitet und paralle- lisiert. Dem dispersiven Element 20 ist eine weitere Linse 22 nachgeschaltet, die die spektral getrennten Strahlen 24, 25 des Detektionslichtstrahls 17 auf den Photosensor-Chip 19 fokussiert. Die spektral getrennten Strahlen 24, 25 unterscheiden sich hinsichtlich der Wellenlänge und treffen somit auf unter- schiedliche Bereiche auf dem Photosensor-Chip 19.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips 19 mit einer Detektorzeile 30 und mit einem Zwischenspeicher 31 . Der Photosensor- Chip 19 hat einen lichtempfindlichen Bereich 19i und einen lichtunempfindlichen Bereich 192 ausgebildet. Der lichtunempfindliche Bereich 192 nimmt eine Fläche ein, die mindestens das zweifache einer Fläche des lichtempfindlichen Bereichs 19τ entspricht. Die Detektorzeile 30 ist im lichtempfindlichen Bereich 19τ ausgebildet, und der Zwischenspeicher 31 ist im lichtunempfindlichen Bereich 192 ausgebildet. Bei der erfindungsgemäßen Bauart eines Detektors ist der Photosensor-Chip 19 als CCD-Chip oder EMCCD-Chip ausgebildet. Die Fläche des lichtunempfindlichen bzw. lichtundurchlässigen Bereichs 192 ist um ein Vielfaches größer als die Fläche des lichtempfindlichen oder lichtempfindlichen Bereichs 19i . Dies bedeutet, dass die Bildinformation aus dem lichtempfindlichen Bereich ^1 mehr als einmal in den lichtunempfindlichen Bereich 192 verschoben werden kann, bevor die Daten aus dem Photosensor- Chip 19 ausgelesen werden. Der lichtunempfindliche Bereich 192 fungiert somit als schneller Zwischenspeicher. Die minimale Belichtungszeit reduziert sich bei diesem Verfahren auf die Zeit, die benötigt wird, um die Daten vom lichtempfindlichen Bereich 19τ in den lichtunempfindlichen Bereich 192 (Zwischenspeicher) zu verschieben. Die minimale Belichtungszeit ist somit unab- hängig von der Auslesezeit. Die Anzahl der Bilder, die zwischengespeichert werden können, ist gegeben durch das Verhältnis zwischen der Größe des Zwischenspeichers 31 und der Detektorzeile 30 des lichtempfindlichen Bereich 19i des Photosensor-Chips 19. Da ein Photosensor-Chip 19, wie z.B. der CCD-Chip oder der EMCCD-Chip nicht beliebig groß gemacht werden können, ist die Erfindung für Detektoren mit kleiner lichtempfindlicher Fläche oder kleinem lichtempfindlichen Bereich 19τ (z.B. Zeilendetektoren) besonders vorteilhaft. Vorteile ergeben sich bereits, wenn der Zwischenspeicher größer oder gleich dem Doppelten des Bereichs oder der Fläche des lichtempfindlichen Bereich ^1 ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Photosensor-Chips 19 ist der licht- empfindliche Bereich 19τ als Zeilendetekor ausgebildet und findet in einem Laserscan-Mikroskop Anwendung. Die Zeilenzahl des Zwischenspeichers 31 auf dem Photosensor-Chip 19 entspricht dabei der maximalen Anzahl von Pixeln im Konfokalbild. Die Daten werden zwischen der Aufnahme zweier Scanzeilen aus dem Zwischenspeicher 31 ausgelesen. Abhängig von der Pause zwischen den Scanzeilen können die Belichtungszeiten pro Detektorelement 3O1 , 302,....,30n mit dem erfindungsgemäßen Photosensor-Chip 19 stark verkürzt werden. Bei unidirektionalem Scan mit dem Mikroskop und einem Tastverhältnis von !Λ wird dadurch die mögliche Belichtungszeit um den Faktor 7 verkürzt. Das Auslesen erfolgt in Ausleseregister 32. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips 19 mit einer Detektorzeile 30 mit einem ersten Zwischenspeicher 41 und eine zweiten Zwischenspeicher 42. Diese Anordnung stellt eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Zwischenspeichers dar. Der erste Zwischenspeicher 41 ist auf der einen Seite 43 der Detektorzeile 30 und der zweite Zwischenspeicher 42 ist auf der anderen Seite 44 der Detektorzeile 30 angeordnet. Die Daten vom lichtempfindlichen Bereich 19i des Photosensor- Chips 19 können somit in mehr als einen Zwischenspeicher 41 , 42 geschrieben werden. Somit ist es möglich, die Daten aus dem ersten Zwischenspeicher 41 auszulesen, während gleichzeitig weitere Daten in den zweiten Zwischenspeicher 42 geschrieben werden. Durch diese Konfiguration werden die gleichen Spezifikationen mit einem insgesamt kleineren Zwischenspeicher als im Vergleich zur Konfiguration mit nur einem Zwischenspeicher erreicht.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips 19 mit einer Detektorzeile 30 aus lichtempfindlichen Pixeln 5O1 , 502,....,50n und einem Zwischenspeicher mit nicht quadratischen lichtunempfindlichen Elementen 5O1 , 552,...55n (Pixeln). Die hier beschriebene Anordnung entspricht der Anordnung aus Fig. 2. Um die Fläche des Photosensor-Chips 19 zu reduzieren und die Transferzeiten zu minimieren, werden die Elemente im Zwischenspeicher nicht quadratisch gestaltet.. Das Auslesen erfolgt in Ausleseregister 52. Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips 19 mit einem Detektorbereich 60 aus mehreren Detektorzeilen 30 und mit ebenso angeordneten Zwischenspeicherblöcken 6I 1 , 612, ... ;61 n. Die hier beschriebene Anordnung entspricht der Anordnung aus Fig. 2 mit dem Unterschied, dass der lichtempfindlichen Bereich ~\ 9^ aus mehreren Detektorzeilen 30 besteht. Der lichtunempfindliche Bereich 192 (Zwischenspeicher) ist aus mehreren Zwischenspeicherblöcken 6I 1 , 612, ... ;61 n aufgebaut, von denen jeder aus N Zwischenspeicherzeilen 30 aufgebaut ist, wobei die Zahl N der Zahl Detektorzeilen 30 im lichtempfindlichen Bereich ^ 9^ entspricht. Der lichtempfindliche Bereich 19i ist als Flächendetektor mit entsprechenden blockweisen Zwischenspeichern ausgebildet. Das Auslesen erfolgt in Ausleseregister 62.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Photosensor-Chips 19 mit einem Detektorbereich 70 aus mehreren Detektorzeilen 30 und mit Binning im Zwischenspeicher 71 . Die Informationen aus dem lichtempfindlichen Bereich 19τ wird im Zwischenspeicher 71 durch Binning vor dem Auslesen kompri- miert. Das Auslesen erfolgt in Ausleseregister 72.
Der Einsatz des Photosensor-Chips 19 mit Zwischenspeicher als spektrale Detektionseinheit in einem Laserscan-Mikroskop, siehe Fig.1 , in Verbindung mit einem dispersiven Element, wie z.B. Prisma, Gitter, Hologramm ermöglichen eine schnelle, spektrale Detektion der Signale vom Mikroskop. Der erfindungsgemäße Photosensor-Chips 19 ist in bzw. nahe der Fokalebene angeordnet. Die Daten werden insbesondere von dem Photosensor-Chip 19, der eine Detektorzeile 30 umfasst oder ein Flächendetektor ist, ausgelesen, wobei das Auslesen mit Binning erfolgt . Das Auslesen des Speicherregisters erfolgt während der Zeitpunkte, zu denen kein Licht auf den Detektor fällt (z.B. während der Umkehr des Scanmoduls 7 (bzw. des Galvos) im Laserscan- Mikroskop oder während des Laser-Blankings.
Der lichtunempfindliche Bereich 192 des Photosensor-Chips 19, der den Zwischenspeicher darstellt, wird durch eine lichtundurchlässige Maske auf dem Chip realisiert. Die lichtundurchlässige Maske deckt mehr als 3A der Fläche des Photosensor-Chips 19 ab. Zur Rauschreduzierung kann eine Kühlung des Zwischenspeichers bzw. des ganzen CCD/EMCCD-Chip mit Peltier-, Flüssig- keits-, Luft- oder mehrstufiger Kühlung oder vergleichbaren Mitteln erfolgen.
Durch die Anordnung von Detektorelementen und Speicherelementen auf dem Photosensor-Chip 19 erfolgt ein gleichzeitiges Auslesen von Bildinforma- tionen aus einem Zwischenspeicher und Verschieben von Bildinformationen in einen zweiten bzw. weiteren Zwischenspeicher. Der Zwischenspeicher des als CCD-Chip ausgebildeten Photosensor-Chips 19 kann durch mehrere Ausleseregister ausgelesen werden. Den Ausleseregistern des als EMCCD- Chip ausgebildeten Photosensor-Chips 19 können mehrere elektronenverviel- fachende Verstärkerregister nachgeordnet sein.
Je nach Ausgestaltung des Photosensor-Chips 19 erfolgt die Art der Speicherung. Bei einem Photosensor-Chip 19 mit einer Detektorzeile 30 wird die Bildinformation einer Scanzeile (des Konfokalbildes) im Zwischenspeicher 31 des CCD Chips oder EMCCD-Chips gespeichert. Ebenso kann die Bildinformation eines Scanbereichs (im Konfokalbild) im Zwischenspeicher des CCD-Chips oder des EMCCD-Chips gespeichert werden. Das Speichern der Bildinformation einer Zeitserie (gemessen in einem Punkt im Konfokalbild) ist ebenfalls im Zwischenspeicher eines CCD-Chips oder EMCCD-Chips möglich. In der Regel erfolgt das Auslesen des Zwischenspeichers während des Zeilenrücklaufs (im Konfokalbild). Bei einem lichtempfindlichen Bereich 19i von mehr als einer Detektorzeile erfolgt das Auslesen des Zwischenspeichers während des Framerücklaufs (im Konfokalbild).
Der Zwischenspeicher setzt sich aus Speicherelementen (Pixeln) anderer Größe als der lichtempfindliche Bereich 19i des CCD-Chips oder des EMCCD-Chips zusammen. Um die Chipfläche und die Transferzeiten zu minimieren, werden die Pixel im Zwischenspeicher nicht quadratisch gestaltet (siehe hierzu Fig. 4).

Claims

Patentansprüche
1 . Photosensor-Chip, der einen lichtempfindlichen Bereich und einen lichtunempfindlichen Bereich ausgebildet hat, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtunempfindliche Bereich eine Fläche einnimmt, die mindestens dem zwei- fachen der Fläche des lichtempfindlichen Bereichs entspricht.
2. Photosensor-Chip nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich als Zeilendetektor ausgebildet ist, und dass mindestens zwei lichtunempfindliche Zeilen als Zwischenspeicher vorgesehen sind.
3. Photosensor-Chip nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich aus mehreren, einzelnen Detektorelementen besteht, und dass die Zeilenzahl des Zwischenspeichers der maximalen Anzahl der einzelnen Detektorelemente des Photosensor-Chips in der lichtempfindlichen Zeile entspricht.
4. Photosensor-Chip nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass der lichtempfindlichen Zeile ein erster und ein zweiter Zwischenspeicher zugeordnet ist.
5. Photosensor-Chip nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich des Photosensor-Chips aus einem Block besteht, der mindestens zwei Zeilen umfasst, und dass der lichtunempfindliche Zwischenspeicher aus mehreren Blöcken besteht, die jeweils die gleiche Anzahl an lichtunempfindlichen Zeilen umfassen wie der Block der lichtempfindlichen Zeilen.
6. Photosensor-Chip nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Block aus lichtunempfindlichen Zeilen und ein zweiter Block an lichtunempfindlichen Zeilen vorgesehen ist, und dass die beiden Blöcke auf beiden Seiten des lichtempfindlichen Blocks angeordnet sind.
7. Photosensor-Chip nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der lichtunempfindliche Bereich des Photosensor-Chips eine
Fläche besitzt, die mehr als 3A der Fläche des Photosensor-Chips abdeckt.
8. Photosensor-Chip nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Photosensor-Chip ein CCD-Chip oder ein EMCCD-Chip ist.
9. Photosensor-Chip nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Kühlung des CCD- Chips oder des EMCCD-Chips zur
Rauschreduzierung vorgesehen ist, und dass die Kühlung eine Peltierkühlung, eine Flüssigkeitskühlung, eine Luftkühlung oder eine mehrstufige Kühlung ist.
10. Photosensor-Chip nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher des CCD-Chips mit mehr als einem Ausleseregister versehen ist.
1 1 . Photosensor-Chip nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausleseregister des EMCCD mit mehr als einem Verstärkerregister versehen ist.
12. Ein Mikroskop (1 ) mit mindestens Lichtquelle (3), die einen Beleuch- tungslichtstrahl (5) emittiert, der durch die Optik (9) hindurch über eine
Scaneinrichtung eine Probe (10) punktweise, punktrasteartig oder zeilenweise beleuchtet, einem dispersiven Element (20), das einen von der Probe (10) ausgehenden Detektionslichtstrahl (12) räumlich spektral aufspaltet und auf einen lichtempfindlichen Bereich eines Photosensor-Chips (19) richtet, da- durch gekennzeichnet, dass der Photosensor-Chip zusätzlich zum lichtempfindlichen Bereich einen lichtunempfindlichen Bereich ausgebildet hat, und der lichtunempfindliche Bereich eine Fläche einnimmt, die mindestens das zweifache der Fläche des lichtempfindlichen Bereichs entspricht.
13. Mikroskop (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich als Zeilendetektor ausgebildet ist, und dass mindestens zwei lichtunempfindliche Zeilen als Zwischenspeicher vorgesehen sind.
14. Mikroskop (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich aus mehreren, einzelnen Detektorelementen besteht, und dass die Zeilenzahl des Zwischenspeichers der maximalen Anzahl der einzelnen Detektorelemente des Photosensor-Chips in der lichtempfindlichen Zeile entspricht.
15. Mikroskop (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass das der lichtempfindlichen Zeile ein erster und ein zweiter
Zwischenspeicher zugeordnet ist.
16. Mikroskop (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich des Photosensor-Chips aus einem Block besteht, der mindestens zwei Zeilen umfasst, und dass der lichtunempfindliche Zwischenspeicher aus mehreren Blöcken besteht, die jeweils die gleiche Anzahl an lichtunempfindlichen Zeilen umfassen wie der Block aus lichtempfindlichen Zeilen.
17. Mikroskop (1 ) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Block aus lichtunempfindlichen Zeilen und ein zweiter Block aus lichtunempfindlichen Zeilen vorgesehen ist, und dass die beiden Blöcke auf beiden Seiten des lichtempfindlichen Blocks angeordnet sind.
18. Mikroskop (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtunempfindliche Bereich des Photosensor-Chips eine Fläche besitzt, die mehr als 3A der Fläche des Photosensor-Chips abdeckt.
19. Mikroskop (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Photosensor-Chip ein CCD-Detektor oder ein EMCCD ist.
20. Mikroskop (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlung des CCD-Detektors oder des EMCCD-Chips zur Rauschreduzierung vorgesehen ist, und dass die Kühlung eine Peltierkühlung, oder eine Flüssigkeitskühlung oder eine Luftkühlung oder eine mehrstufige Kühlung ist.
21 . Mikroskop (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekenn- zeichnet, dass ein Auslesen des Zwischenspeicher während der Zeitpunkte erfolgt, zu denen kein Licht auf den lichtempfindlichen Bereich des Photosensor-Chips fällt.
22. Mikroskop (1 ) nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zeiten zu denen kein Licht auf den lichtempfindlichen Bereich des Photosen- sor-Chips fällt die Umkehr der Scaneinrichtung des Mikroskops oder das Laser-Blanking beinhalten.
23. Mikroskop (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenspeicher des CCD-Detektors mit mehr als einem Ausleseregister versehen ist.
24. Mikroskop (1 ) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die Ausleseregister des EMCCD mit mehr als einem Verstärkerregister versehen sind.
25. Verfahren zum Auslesen eines Photosensor-Chips, wobei der Photosensor-Chip einen lichtempfindlichen Bereich und einen lichtunempfindlichen Bereich ausgebildet hat, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte, dass der lichtunempfindliche Bereich mit einer Fläche ausgebildet wird, die mindestens dem zweifachen einer Fläche des lichtempfindlichen Bereichs entspricht, und dass nacheinander die zu unterschiedlichen Zeitpunkten entstandene Ladung in Detektorelementen des Photosensor-Chips des lichtempfindlichen Bereichs in mindestens einen Zwischenspeicherbereich des lichtunempfindlichen Bereichs auf dem Photosensor-Chip überführt wird, und anschließend von dort ausgelesen wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der licht- empfindliche Bereich als Zeilendetektor ausgebildet ist, und dass mindestens zwei lichtunempfindliche Zeilen als Zwischenspeicher vorgesehen sind und dass eine Serie von Bildinformationen im Zwischenspeicher des Photosensor- Chips gespeichert wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich aus mehreren, einzelnen Detektorelementen besteht, und dass die Zeilenzahl des Zwischenspeichers der maximalen Anzahl der einzelnen Detektorelemente des Photosensor-Chips in der lichtempfindlichen Zeile entspricht.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindlichen Zeile mindestens ein erster und mindestens ein zweiter Zwischenspeicher zugeordnet wird.
29. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtempfindliche Bereich des Photosensor-Chips als Block ausgebildet wird, der mindestens zwei Zeilen umfasst, und dass der lichtunempfindliche Zwischenspeicher aus mehreren Blöcken gebildet wird, die jeweils die gleiche Anzahl an lichtunempfindlichen Zeilen umfassen wie der Block der lichtempfindlichen Zeilen.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mindes- tens ein erster Block aus lichtunempfindlichen Zeilen und ein zweiter Block aus lichtunempfindlichen Zeilen vorgesehen ist, und dass die beiden Blöcke auf beiden Seiten des lichtempfindlichen Blocks angeordnet werden.
31 . Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Photosensor-Chip ein CCD-Detektor oder ein EMCCD ist.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlung des CCD-Detektors oder des EMCCD-Chips zur Rauschreduzierung vorgesehen wird, und dass die Kühlung eine Peltier- kühlung oder eine Flüssigkeitskühlung oder eine Luftkühlung oder eine mehrstufige Kühlung ist.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 31 , dadurch gekennzeich- net, dass der Zwischenspeicher des CCD-Detektors mit mehr als einem Ausleseregister versehen wird.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das bzw. die Ausleseregister des EMCCD mit mehr als einem Verstärkerregister versehen wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass bei der lichtempfindlichen Zeile oder bei dem lichtempfindlichen Bereich aus mehreren Zeilen, wobei von den mindestens zwei Zwischenspeichern jeweils die gleiche Anzahl an Zwischenspeichern auf beiden Seiten des lichtempfindlichen Bereichs angebracht sind, ein wechselseitiges Zwischen- speichern und Auslesen durchgeführt wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslesen des Zwischenspeicher während Zeiten durchgeführt wird, zu denen kein Licht auf den lichtempfindlichen Bereich des Photosensor- Chips fällt.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslesen des Zwischenspeichers während des Zeilenrücklaufs einer Scaneinrichtung eines Scanmikroskops durchgeführt wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass Auslesen des Zwischenspeichers während des Framerücklaufs einer Scaneinrichtung eines Scanmikroskops durchgeführt wird.
PCT/EP2006/065570 2005-09-08 2006-08-22 Photosensor-chip, laser-mikroskop mit photosensor-chip und verfahren zum auslesen eines photosensor-chips WO2007028710A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06778323A EP1929256A1 (de) 2005-09-08 2006-08-22 Photosensor-chip, laser-mikroskop mit photosensor-chip und verfahren zum auslesen eines photosensor-chips
JP2008529586A JP5239024B2 (ja) 2005-09-08 2006-08-22 光センサチップ、光センサチップを含むレーザ顕微鏡および光センサチップの読み出し方法
US12/041,026 US7586107B2 (en) 2005-09-08 2008-03-03 Photosensor-chip, laser-microscope comprising a photosensor-chip and method for reading a photosensor-chip

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005042672A DE102005042672B4 (de) 2005-09-08 2005-09-08 Photosensor-Chip, Laser-Mikroskop mit Photosensor-Chip und Verfahren zum Auslesen eines Photosensor-Chips
DE102005042672.7 2005-09-08

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US12/041,026 Continuation US7586107B2 (en) 2005-09-08 2008-03-03 Photosensor-chip, laser-microscope comprising a photosensor-chip and method for reading a photosensor-chip

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007028710A1 true WO2007028710A1 (de) 2007-03-15

Family

ID=37052580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/065570 WO2007028710A1 (de) 2005-09-08 2006-08-22 Photosensor-chip, laser-mikroskop mit photosensor-chip und verfahren zum auslesen eines photosensor-chips

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7586107B2 (de)
EP (1) EP1929256A1 (de)
JP (1) JP5239024B2 (de)
DE (1) DE102005042672B4 (de)
WO (1) WO2007028710A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009050340B4 (de) * 2009-10-23 2017-08-10 Leica Microsystems Cms Gmbh Vorrichtung zum Ablenken eines Lichtstrahls in zwei unterschiedliche Richtungen und Scan-Mikroskop
JP5403369B2 (ja) * 2010-03-31 2014-01-29 ソニー株式会社 固体撮像素子および駆動方法、並びに電子機器
GB201516701D0 (en) * 2015-09-21 2015-11-04 Innovation & Business Dev Solutions Ltd Time of flight distance sensor
NL2018134B1 (en) * 2017-01-05 2018-07-25 Univ Amsterdam Forming images of a sample using scanning microscopy
GB201704452D0 (en) 2017-03-21 2017-05-03 Photonic Vision Ltd Time of flight sensor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4674880A (en) 1984-06-27 1987-06-23 Hitachi, Ltd. Spectrophotometer
EP0257379A2 (de) 1986-08-19 1988-03-02 KAPPA messtechnik GmbH Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Bildern in schneller Folge
DE4111903A1 (de) 1991-04-12 1992-10-15 Bayer Ag Spektroskopiekorrelierte licht-rastermikroskopie
US5355165A (en) 1992-08-06 1994-10-11 Princeton Scientific Instruments, Inc. Very high frame rate CCD imager
US6038023A (en) 1998-07-31 2000-03-14 The Research Foundation Of State University Of New York Sensors for detection and spectroscopy
DE10231776A1 (de) 2002-07-13 2004-01-22 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Verfahren zur Scanmikroskopie und Scanmikroskop

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6157408A (en) * 1995-06-06 2000-12-05 Takeharu Etoh High-speed CCD image transfer apparatus
DE10312682B4 (de) * 2002-03-22 2015-07-16 Carl Zeiss Meditec Ag Mikroskopieanordnung mit Autofokus und astigmatisch geformtem Analyselichtstrahl

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4674880A (en) 1984-06-27 1987-06-23 Hitachi, Ltd. Spectrophotometer
EP0257379A2 (de) 1986-08-19 1988-03-02 KAPPA messtechnik GmbH Verfahren zum Aufnehmen und Speichern von Bildern in schneller Folge
DE4111903A1 (de) 1991-04-12 1992-10-15 Bayer Ag Spektroskopiekorrelierte licht-rastermikroskopie
US5355165A (en) 1992-08-06 1994-10-11 Princeton Scientific Instruments, Inc. Very high frame rate CCD imager
US6038023A (en) 1998-07-31 2000-03-14 The Research Foundation Of State University Of New York Sensors for detection and spectroscopy
DE10231776A1 (de) 2002-07-13 2004-01-22 Leica Microsystems Heidelberg Gmbh Verfahren zur Scanmikroskopie und Scanmikroskop

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAVID DUSSAULT, PAUL HOESS: "Noise performance comparison of ICCD with CCD and EMCCD cameras", INFRARED SYSTEMS AND PHOTOELECTRONIC TECHNOLOGY, PROCEEDINGS OF SPIE, vol. 5563, 2004, pages 195 - 204, XP002401924 *

Also Published As

Publication number Publication date
US7586107B2 (en) 2009-09-08
US20080180791A1 (en) 2008-07-31
DE102005042672A1 (de) 2007-03-15
DE102005042672B4 (de) 2009-10-01
EP1929256A1 (de) 2008-06-11
JP2009508094A (ja) 2009-02-26
JP5239024B2 (ja) 2013-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3033646B1 (de) Hochauflösende scanning-mikroskopie
EP2546621B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Detektieren von Licht
DE102013001238B4 (de) Lichtmikroskop und Mikroskopieverfahren
DE69728572T2 (de) Mikroabbildungssystem
EP0898783B1 (de) Rastermikroskop, bei dem eine probe in mehreren probenpunkten gleichzeitig optisch angeregt wird
DE102012204128A1 (de) Hochauflösende Scanning-Mikroskopie
DE102018114860A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur optischen Vermessung eines Messobjekts
DE102010045856A1 (de) Optisches Abbildungssystem zur multispektralen Bildgebung
DE102016119730A1 (de) Optikgruppe für Detektionslicht für ein Mikroskop, Verfahren zur Mikroskopie und Mikroskop
DE102005042672B4 (de) Photosensor-Chip, Laser-Mikroskop mit Photosensor-Chip und Verfahren zum Auslesen eines Photosensor-Chips
DE10357584B4 (de) Verfahren zum Trennen unterschiedlicher Emissionswellenlängen in einem Scanmikroskop
DE102006000976A1 (de) Vorrichtung, Mikroskop mit Vorrichtung und Verfahren zum Kalibrieren eines Photosensor-Chips
EP3581982B1 (de) Bildbearbeitungsvorrichtung und verfahren zur bildverarbeitung, insbesondere für ein superauflösendes mikroskop
EP4189358B1 (de) Verfahren zum detektieren von emissionslicht, detektionsvorrichtung und laserscanning-mikroskop
DE102015116598A1 (de) Verfahren und Mikroskop zur hochauflösenden Abbildung mittels SIM
DE102019135521A1 (de) Messanordnung, Lichtmikroskop und Messverfahren zur bildgebenden Tiefenmessung
DE102013005927A1 (de) Verfahren zum optisch hochaufgelösten Rasterscanning eines Objekts
EP3462164A1 (de) Anordnung und verfahren zur inspektion von bewegten plattenförmigen objekten
EP0961930B1 (de) Lichtabtastvorrichtung
DE102017105719A1 (de) Multi-Pinhole-Lichtrastermikroskop und -mikroskopieverfahren
DE19921374C2 (de) Vorrichtung zur dreidimensionalen optischen Untersuchung eines Objektes mit Beleuchtung durch eine Lochplatte
DE102011007751A1 (de) Weitfeldmikroskop und Verfahren zur Weitfeldmikroskopie
DE102016110433B4 (de) Mikroskop und Mikroskopieverfahren
DE102016104651A1 (de) Verfahren und Rasterfluoreszenzlichtmikroskop zum dreidimensional hochauflösenden Abbilden einer mit Fluorophoren markierten Struktur einer Probe
DE102016008884B4 (de) Spektroskopievorrichtung und -verfahren

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008529586

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006778323

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2006778323

Country of ref document: EP

DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)